Des avions imprimés en 3D
Un nouveau processus utilise l’impression 3D pour créer des composants de mousse syntactique, des composites extrêmement solides et légers utilisés dans les véhicules, les avions et les navires. Les chercheurs affirment que cette avancée est particulièrement prometteuse pour les sous-marins car elle permettra aux fabricants d’imprimer des composants de formes complexes capables de résister aux contraintes à de plus grandes profondeurs. Des mousses synthétiques, un mélange de milliards de billes de verre creuses microscopiques ou de résine époxy ou de résine plastique, sont largement utilisées dans les sous-marins tels que Deepsea Challenger de James Cameron et l’explorateur hauturier Alvin de prochaine génération en raison de leur flottabilité et de leur résistance remarquables. Dans deux articles (article 1, article 2) publiés dans JOM, le Journal de la Minerals, Metals & Materials Society, Nikhil Gupta, professeur associé en génie mécanique et aérospatial au département de génie mécanique de la Tandon School de l’Université de New York, et collaborateurs en Inde rapportent qu’ils ont développé des filaments en mousse syntactique et des procédés d’impression 3D les utilisant des imprimantes commerciales disponibles dans le commerce. Micrographie électronique d’une mousse syntactique avec des microsphères de cendres volantes. (Crédit: Nikhil Gupta / NYU) Actuellement, les pièces en mousse syntactique sont fabriquées par moulage par injection et doivent être assemblées avec des adhésifs et des attaches, ce qui peut introduire des vulnérabilités. L’impression 3D (également appelée fabrication additive) signifie que les pièces complexes telles que les coques de véhicules et les structures internes peuvent être fabriquées en un seul bloc, ce qui les rend beaucoup plus solides. Ashish Kumar Singh, doctorante au laboratoire de Gupta, décrit avec ses collègues comment l’équipe a surmonté les obstacles liés à la fabrication additive, comme la tendance des microsphères à se broyer pendant le processus de mélange et à boucher l’imprimante. Les chercheurs ont mis au point des filaments de mousse syntactiques et des procédés pour les imprimer en 3D à l’aide d’imprimantes commerciales. (Crédit: NYU) Les chercheurs ont développé des filaments de plastique polyéthylène haute densité (PEHD), un matériau utilisé pour la fabrication composants de qualité industrielle et microsphères en cendres volantes recyclées. L’encapsulation des cendres volantes – un sous-produit résiduel de la combustion du charbon – dans la mousse syntactique empêche les matières toxiques de se retrouver dans des décharges. «Notre objectif était de développer un filament pouvant être utilisé dans les imprimantes commerciales sans aucune modification du matériel de l’imprimante», explique Gupta, qui a collaboré avec des collègues de l’Institut national de technologie du Karnataka, à Surathkal, en Inde (NIT-K). «De nombreux paramètres affectent le processus d’impression, notamment le matériau des plaques de montage, la température et la vitesse d’impression. Trouver un ensemble de conditions optimales était la clé pour pouvoir imprimer des pièces de haute qualité. ” Gupta, qui a récemment collaboré avec des partenaires de l’industrie pour créer un outil de conception en ligne pour les mousses syntactiques, explique que les particules sphériques creuses utilisées dans l’étude ont un diamètre de seulement 0,04 mm à 0,07 mm. La combinaison taille / forme permet aux microsphères de circuler à travers les 1,7 mm Buse pour imprimante 3D sans étouffer le flux de matière. Le processus a demandé à l’équipe de minimiser l’écrasement des particules creuses fragiles lors du mélange avec la résine HDPE, de sorte que le filament résultant puisse avoir une faible densité. «Nous souhaitons ajouter autant de particules creuses que possible pour alléger le matériau, mais avoir un plus grand nombre de particules signifie qu’une plus grande quantité de celles-ci se briseront au cours du traitement», explique Singh. « La survie des particules creuses d’abord lors de la fabrication du filament, puis lors du processus d’impression 3D, nécessite beaucoup de contrôle du processus. » Outre les avantages que le nouveau procédé apportera à la fabrication de composants complexes, les seuls matériaux imprimés en 3D présentent une résistance à la traction et une densité comparables à celles obtenues par moulage par injection. Source : simulateur de vol Marseille.